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中圖分類號:TE08 文獻標識碼: A
前言:進入21世紀以來,環境問題越來越嚴重,而且,隨著人口的繼續增加,能源的持續減少,不可再生資源已經臨近枯竭,生活垃圾核工業污染物也在無情的破壞著生態環境,人與自然的矛盾就這樣不斷被激化。在化學生產過程中,通過不再使用有毒、有害的物質,不再產生以及處理廢物,生產無污染無傷害的目的正是綠色化學的設想。這雖然只是設想,但通過改進化學技術和方法,是可以達到減少有危害的化學產物的,綠色化學工程與工藝正是為了保證人類健康、生態環境,為促進化學工業節能目標而實施的。
一、綠色化學工業的概念
總結我們前面所闡述的,我們可以把其定義為無污染化學,所以在進行綠色化學工藝的過程中所產生的某種手段就是綠色化學工業技術,利用其原理從根源對普通化學反應產生的破壞進行整治。就綠色化學的特點來說,有以下兩點,第一,綠色化學的本質就在于適中保持人與自然的和諧相處,近幾年的快速發展而導致的環境破壞也就加速了綠色化學的快速發展;第二呢,綠色化學形成的結果是對環境友好的,綠色化學可以漸漸對付各種環境中產生的不利人類和自然發展
的因素。
但是究其根基,綠色化學是對環境的保護以及防范;而我們所說的環境化學就是對預防之后而無法達到效果的環境進行進一步的革新和處理,所以綠色化學和環境化學在起點和終點都是不一樣的。那么在其反應過程中,對于有害物質進行擯棄,就可以制止不利產物的生成,但是在當前發展來看,這種想法只停留在表層,但是我們相信,通過科學家們的不斷努力,這種想法終究會實現的。
二、傳統化學與綠色化學的根本區別
化學可以理解為是研究從反應物向其生成物轉化的的科學。傳統化學在一定程度上是以資源過渡消耗和環境嚴重污染為代價的先污染后治理的化學工藝,其導致的危害是資源不可再生和環境污染,嚴重地威脅著人類生存和可持續發展,如目前全世界每年產生的廢物達3-4 億噸;而綠色化學(也稱為環境友好化學)是從源頭上防止環境污染的新興科學。雖然傳統的化學與綠色化學都為人類生活做出了巨大貢獻,但綠色化學的根本思想是運用高選擇性和原子經濟性的反應,使用無毒無害的助劑、原料,生成環境友好的產品,而且經濟合理,從而在節約資源的同時變廢為寶。
綠色化學是對傳統化學思維模式的革新和發展,也就是說,綠色化學可簡單地描述為在化工生產反應過程中,改變了傳統化學的“先污染后治理”,是“從源頭上消除污染”,盡量不使用有毒有害物質,并減少或不生產廢棄物和有毒有害物質。近年來的綠色化學發展,充分體現了綠色化學與可持續發展之間的密切關系,
因此,綠色化學也被稱為“綠色與可持續化學”。
三、綠色化學應遵循的基本原則
1、污染預防優于末端治理污染;
2、盡可能的不用分離溶劑、試劑等輔助物質,若是不得已使用時,也應該是無毒、無害的;
3、在采用生產方法中盡量不使用和不產生對人類健康和對環境有毒有害的物質;
4、合成方法應具原子經濟性(atom economy),原料分子中的原子更多或全部地進入最終的產品是原子經濟性的核心目標。綠色化學的原子經濟性有兩個顯著有點:一是最大程度地利用了原材料,二是最大程度地減少排放廢棄物;
5、使用高選擇性的催化劑優于化學計量試劑;
6、生產過程能耗應最低且在溫和的壓力和溫度下進行;
7、設計具有高使用效益、低環境毒性的化學品;
8、在技術可行和經濟合理的前提下,盡可能地使用可再生原料;
9、盡量減少或避免非必要的衍生反應步驟(如使用物理化學過程、屏蔽基團、保護復原的臨時性變更等);
10、選擇參與化學過程的物質,盡量避免發生意外事故的風險;
11、化學產品在使用完后應能降解成可以進入自然生態循環無害的物質;
12、發展適時分析技術以監控有害物質的形成。
四、綠色化學工程與工藝的開發
傳統的化學工程與工藝對有害污染物的處理很被動,有滯后性,并且達不到根除污染物的效果,不但治理成本高,而且治標不治本。比如利用煙氣除塵、脫硫,雖然凈化了氣體,卻把污染物轉化成了廢渣廢水,不但沒有解決問題,反應復雜了處理方式。綠色化學工程與工藝,以零排放、清潔生產為原則,從化學反應著手,對污染進行有效的防止和控制。
1、采用綠色化學原料
化學生產原料是決定化學生產流程和工藝的主要因素,傳統化學工程采用的綠色原料大多為不可再生能源,選取這種化學材料,不僅增大了我國不可再生能源的消耗量,同時也增加了化學生產污染物質的排放量,所以采用綠色化學原料是綠色化學工程重點研發項目,選用可再生、無污染的化學原料,如自然物質、綠色化學物質等。苞米桿、蘆葦、纖維植物等農副產品廢棄物,這些物質是典型的綠色化學原料,將其投入到化工生產中,可以轉化成醇、酮、酸類的化學品,在轉化過程中,這些化學原料只會產生氫氣,不會產生任何有毒、有害物質。
2、采用高效高選擇性的反應原料
對于化學工業來說,化學反應是決定化學工業生產過程中生產成本和生產難度、充分利用化學資源等各方面的重要性因素。可以降低工業生產的成本,而且能夠提高產物純度,減少無效反應產物的排放,節約化學資源,在化學工業中,有機物的反應復雜,研究機制不確定,所以選擇合適的反應原料,不斷提高工業技術是對化學工業的發展有著重要的意義。
3、提高化學反應的選擇性
烴類選擇性氧化是一類具有強放熱性的反應,石油化工工業中時常發生這種反應,但是,它的生成物不穩定,很容易被進一步氧化,生成H2O和CO2。在各類的催化反應中,此反應一般不會被選擇,因為有時生成物中還會存在同分異構提,不利于得到最終產物,所以,為了簡化生產,一般都會使用選擇性高的試劑。這樣不僅可以降低分離產品和純化產品的難度,還提高了反應的選擇性,還能夠起到降低成本,節約資源,減少環境污染的作用。所以加強這一方面的研究會有很強的實用性,比如開發載氧能力強、選擇性好的新型催化劑,就可以應對不同的烴類氧化反應。
4、采用無毒無害的化學催化劑
近年來,化學反應越來越多的應用到了工業化的生產中,而催化劑對提高反應速率有著明顯的效果,所以開發新型高效、無毒無害的催化劑以成為綠色化學工藝的發展方向之一。如今,相關部門都在研發新的烷基化固相催化劑,此外,分子篩催化劑也得到了很好的開發和應用。
五、尋找高效綠色的化學催化劑對提升工業生產水平的作用
1、 污染治理
目前,化學工業有其是石油、化工、煤炭等重工業對環境造成重大污染,危害生存環境,破壞原有生態平衡,威脅人類生存。引起國際上廣泛關注,美國
1996年設立“綠色化學挑戰獎”表彰在綠色化學領域中做出貢獻的人。綠色化學的目標就是從化學生產的源頭上實現環境治理,消除環境污染,綠色化學改變了傳統化學工業先污染后治理的模式,實現預防、監測、零污染,預先環境治理,保護環境,資源可持續發展。
2、優化資源
化學工業絕大多數工藝都是上個世紀開發的,受技術發展的限制,化工領域是勞動密集型產業,高耗能、重污染、浪費原料、勞動力成本高,對大氣、水和土壤等環境排放高。使產品成本中附帶原料浪費、能源消耗、污染治理等成本。據統計,美國化工業1992年用于環保經費達1150億美元,治理污染經費達7000億美元,化學品銷售中資源節約和環境治理成本提升。綠色化學從約資源方面,提高使用效率,減少環境破壞,降低新產品經濟成本,有利于倡導節約型社會。
3、節能減排
節能減排就是節約能源、降低能源消耗、減少污染物排放。世界各國都制定了相關計劃來實現這一目標,美國綠色化學目標:2020年將廢棄物減少40-50%,化學生產行業消耗原材料降低20-25%。日本制定新陽光計劃,在環境化學領域倡導綠色技術,減少環境污染,發展減排新技術應用。中國2006年提出降低能源消耗和對外石油依賴,希望2010年,單位GDP能耗比2005年降低兩成、主要污染物排放減少一成。2013年國家發改委表示,為確保今后節能減排目標、推進綠色低碳發展,深入推進節能減排各項工作。綠色化學正是實現節能減排和環境保護重要工具。國家倡導在重點領域節能減排,推進企業節能低碳行動,開展綠色化工行動,加強環境治理,加大治理力度,引導循環經濟,著力增強全民節能減排意識,實現共創和諧社會,建設美好家園。
4、化學工業中綠色化學的應用
綠色化學的核心就是要利用化學原理從源頭消除污染,做到完全無公害無污染,因此它又被稱為清潔化學,應用范圍廣泛,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科。工業中化學反應發生的條件一般都是高溫高壓,在反應過程中,只有適宜的溫度和壓力才能使用現代化學工業的技術,另外加上綠色化學的高效催化劑,這項工程才得以不斷發展。例如上文提到的低維材料碳納米管,催化裂解反應中有很大的化學功效。
5、化學工業中綠色化學和現代生物結合的應用。
講到了催化劑,這就涉及到另外的技術性學科生物技術。生物技術的就是高科技與高端專業知識結合的產物,學科內又分為細胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化學產業中主要應用于生物化學。在化學工業生產過程中,選取有機的生物材料,主要是動植物的原料,另外也會采用他們經過上千年演變的產物―地下的煤炭等。催化劑主要由人工催化劑和自然催化劑,分別由人工合成以及采用天然動植物的生物酶。這樣能夠滿足現代化學工業發展的需要,同時也能切合可持續發展的指導思想,節約能源,維持現在生態平衡的狀態,推動化學工業發展。
六、結束語
綜上所述,可持續發展在當今社會顯得越來越重要,因此化學工業生產中也要遵循這個指導性思想,采用選擇性高的原材料,節能減排,利用高新化學催化劑,最大程度的減少污染物排放,不斷增高有效產物純度,在資源有限的前提下,保護生態環境,維護現有的生態平衡。綠色化學在整個化學工業的發展中,有著實質性的意義,高新技術性產物催化劑的使用能改變現有產業結構和傳統的生產過程,加速化學工業發展。
參考文獻:
[1]于賀. 論綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用[J]. 科技與企業,2013,05.
[2]李麗,王超. 論綠色化學工程與工藝對化學工業節能的促進作用[J]. 化工管理,2014,05.
本文闡述了化工工藝設計的內容與特點,對于化工工藝設計中安全危險問題的策略進行了分析。
【關鍵詞】
化工工藝設計;安全危險問題;問題策略
1前言
化工工藝設計主要是指工藝工程師根據一個或是幾個化學反應來將化學材料轉化為客戶要求的產品的化學生產流程。在這一設計工作中工藝工程師所需要考慮的不僅僅包括了成本、產量、效率、時間等因素,安全危險問題的發現與控制更是化學工藝設計中的重中之重。
2化工工藝設計簡析
2.1化工工藝設計內容化工工藝設計包括了許多方面的內容。眾所周知安全問題是化工領域中各個行業都需要給予高度重視的行業。在這一過程中由于化工工藝設計工作有著自身的特殊性,因此這導致了工藝工程師需要對于其給予更高的重視程度。其次,工藝工程師在思考化工工藝設計內容時還應當進一步的熟悉設計工作的基本原則和精神,從而能夠在此基礎上更好的將其貫徹到整個設計工作中去。與此同時,工藝工程師在進行化工工藝設計內容確定時還需要把化工工藝設計中的細節進行靈活運用,從而能夠在保證其符合化學工藝生產規范的同時也不會影響到化工產品的高效高質生產。
2.2化工工藝設計類型化工工藝設計的類型是以不同的概念進行區分的。工藝工程師在選擇化工工藝設計類型時首先應當做好必要的概念設計工作。通常來說概念設計也被稱為假象設計,這一設計實際上是按照規模工業生產裝置進行的。此外,由于概念設計主要是在中試前進行,這一設計的主要目的在于更好的檢查工藝條件和生產路線是否存在問題,并且進一步的確定數據和小試補充的內容。與此同時,工藝工程師在選擇化工工藝設計類型時還應當對于試制產品考核的使用性能有著清晰的了解,從而能夠在此基礎上精確的判定出工藝系統連續運轉可靠性。
2.3化工工藝設計步驟化工工藝設計的步驟總體而言較為繁瑣。設計人員在進行設計步驟分解的過程中首先應當根據基礎設計和批準的設計任務書和廠址選擇報告來對于工程在技術和經濟上進行總體研究與計算的具體建設方案。此外,設計人員在進行設計步驟分解時還需要確保初步設計結果能夠有效的滿足項目審查和施工準備的規定,并且能夠給建廠投資提供足夠的依據。與此同時,設計人員在進行設計步驟分解時還應當做好相應的施工圖設計,在這一流程中應當依據上級對初步設計的審批意見來進一步的確定的設計原則和方案,然后在此基礎上根據建筑與非標準設備制作的要求來解決初步設計階段待定的各項問題。
2.4化工工藝設計特征化工工藝設計有著自身獨特的特征。設計人員在分析化工工藝設計特征時應當根據化工工藝設計新技術含量高、工藝流程獨特等特點來進行相應的設計工作。此外,設計人員在分析化工工藝設計特征時還對于必要的基礎設計資料進行完善與優化,從而能夠在此基礎上提升試驗數據的完善性與可靠性。其次,工藝工程師在考慮設計特征時還應當努力的使數據的可靠性和完整性達到常規裝置,從而能夠對于總體投資進行持續的優化,最終能夠保持設計的優越性。
2.5化工工藝設計規模化工工藝設計的規模實際上大小不一。一般而言化工生產裝置的規模有著各自的區別,但是工藝工程師在進行化工工藝設計時為了能夠更加有效的節約投資,則應當理解到部分設計環節實際上是無法完全按照規范規定來做的。此外,工藝工程師有時為了測得所需的工程數據或獲得一定的產量,部分情況下也需要對于工藝的規模進行調整與優化。與此同時,由于部分化工產品的設計周期短,因此企業為了能夠盡快的占領市場,則青睞于縮短設計周期,因此這導致了工藝工程師在確定設計規模時受到了一定的現在?,這實際上對于設計安全造成了一定程度上的不利影響。
3化工工藝設計中安全危險問題控制策略
3.1安全問題識別方法化工工藝設計中安全控制的第一步就是做好安全問題識別工作。設計人員在進行安全識別的過程中首先應當理解到危險因素的定義。通常來說化學工藝設計過程中的危險因素主要是指生產中的事故隱患,并且可以將其具體到生產中存在的可能導致事故和損失的不安全條件。其次,設計人員在進行安全識別的過程中還應當對于項目生產工藝的全過程和配套的公輔設施的生產過程進行細致的檢查和分析,從而能夠在此基礎上摸清危險因素和有害因素產生的方式與種類,最終能夠有效的提升化工工藝設計的安全水平。
3.2采取工藝防護措施化工工藝設計中安全控制離不開工藝防護措施的有效支持。設計人員在采取工藝防護措施時首先可以從設計和工藝上考慮采取安全防護措施,從而能夠促使存在的危險因素不至于進一步的激化。其次,設計人員在采取工藝防護措施時還應當努力的保證設計的安全性,例如設計人員可以在理化性質、穩定性、化學反應活性、燃燒及爆炸特性等方面采取對應的措施來獲得良好的防護效果。與此同時,設計人員在采取工藝防護措施還應當全面的考慮采用哪條路線才能消除或減少危險物質的量,從而能夠確保各種危險性因素不會在化學產品生產的過程中出現。
3.3控制化學反應裝置化工工藝設計中安全控制的關鍵是化學反應裝置的控制。工藝工程師在控制化學反應裝置時應當深刻的理解到化學反應是整個產品生產的核心,因此其本身必然會有著許多危險性因素。因此這意味著工藝工程師應當在反應器的設計和選型前需要想到可能發生最嚴重的事故是什么。此外,由于化學反應的種類繁多,并且反應的速度也較快,因此一旦出現較為嚴重的失控反應時,工藝工程師應當努力的尋找降低反應速度的方法,從而能夠在此基礎上切實的提升反應裝置的應用水平。
3.4整體園區設計工作化工工藝設計中安全控制還應當適度的從園區整體設計上面來著手。企業在優化整體園區時首先應當考慮到自身的監管能力和職工的工作水平,從而能夠在此基礎上避免監管力度滯后于化工產品生產的現象。此外,企業在優化整體園區時還應當努力的減少和預防化工工藝設計中的安全危險問題,并且進一步的創建完整性的安全生產標準,最終能夠將安全危險有效控制在預期的范圍內。
4結語
化工工藝設計是一項具有一定危險性的設計工作,因此考慮設計的安全性就是每一個工藝工程師所必須進行的工作了。工藝工程師在減少化學工藝設計的危險性時應當秉持著從宏觀到微觀的原則,從園區設計到工藝防護到方程選擇等不同的方面著手,就能夠有效的提升化工工藝設計的安全性與可靠性。
參考文獻:
[1]朱曉東.淺析化工工藝設計中安全危險的問題[J].化學工程與裝備,2014,06(15):45~47.
[2]李珊珊.化工工藝設計中的安全危險問題與策略分析[J].山西化工,2014,12(15):61~63.
關鍵詞:化學工程;發展情況;措施
1引言
化學工程技術是一個復雜的工程性學科,它是采用一系列科學研究方法對化學過程進行深入研究的物理或者化學過程,它還包括對原有設備的優化和改進以及對新技術的研究。它以化學為指導思想,將科學理論和工程實際結合在一起,它包括有機化學、無機化學、以及石油化工等領域。化學工程是國民經濟建設中的重要工程,它大大推動了社會進步的步伐,同時化學工程也與高精尖技術聯系密切,目前化學工程技術正朝著連續化、集約化、高效化、精細化和自動化方向發展。化學工程技術不僅和工業產生聯系密切,它和日常生活也有大的關系,因此對化學工程技術進行探索和研究具有十分重要的意義。對化學工程技術的發展進行研究不僅有利于吸收國內外最新的技術成果,還有利于改進生產設備,提高生產效率。
2新型化學工程技術的研究
2.1綠色化學技術
綠色化學技術是指采用對高新技術使化學反應在進行的過程中不會對環境造成污染,并且有利于環境保護的綠色化學技術。它的理念是在化學反應的過程中采用化學的技術和方法減少或者消除人類健康有害、對生態環境產生不良影響的化學原料或者溶劑等。綠色化學不同于傳統的環境保護技術,它是從源頭上來消除污染的,因此很徹底。它的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染,將反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。近年來,隨著環境污染的加劇和能源的日益枯竭,環境保護已經得到世界各國的重視,我國也在“十二五”規劃中也明確提出了環境保護的要求,因此綠色化學技術必將有廣闊的發展空間。
2.2超臨界化學技術
超臨界液體是指當溫度和壓力處在臨界點時,物體會處于一種介于氣體和液體之間的特殊狀態,這時物體有氣體和液體的雙重性質。這種超臨界狀態的液體在化學工業、生物工業、食品工業等有著廣泛的應用,尤其是在醫藥工業領域更有廣闊的應用空間。目前,超臨界液體的各種性質已經顯示出巨大的魅力,發展前景十分誘人。而超臨界的化學技術就是與超臨界液體相關的化學技術,化學界已經將超臨界水氧化法成功的應用到了環境保護的領域。目前,超臨界化學技術還處于發展階段,很多技術還不夠成熟。
2.3新的分離技術
在化學工業中常常運用物理法和化學法對化學物質進行分離,例如,利用物質的沸點將不同的物質從分離塔中分離出來,另外還可以根據物質化學性質的不同對其進行分離。這些都是傳統的分離方法,這些方法技術比較簡單,操作起來也比較簡單,但是這些分離方法的效率比較低,分離過程也比較慢,越來越不能滿足未來化學工業發展的需要。隨著信息技術的不斷發展,化學工業中的分離技術也不斷的完善,將信息技術和傳統的化學技術相結合就形成新的分離技術。例如,在傳統的半透膜分離技術中加入了一些新的控制方法,這種新型的分離技術大大加快了分離的速度和效率。
2.4與計算機技術相結合的化學技術
化學技術在發展時遇到了大量的數據計算和數據采集的問題,用傳統的方法對這些數據進行處理勢必會嚴重影響化學技術的發展。隨著計算技術的發展,化學技術中采用了大量的計算機處理技術使得數據的計算和處理變的非常快捷,在提高效率的同時還節省了大量的物力和財力。計算機技術的在化學中的應用主要體現在在流體力學和數值傳熱學上,它主要采用數值模擬法進行研究,這種方法需要大量的數據和大量的實驗作為支撐,然后利用計算機對數據進行計算和分析,并將數據直觀的表示出現。這種方法節約了大量的時間,同時也大大減少了研究人員的工作量,提高了工作效率。總之,與計算機技術相結合的化學技術一定是未來的一個發展方向。
3化學工程技術發展的優化措施
化學工程技術近年來取得了巨大的發展和進步,但是隨著時代的發展和進步,傳統的化學工程技術也有很多不適合化學產業發展的地方,所以在化學工程技術發展過程中要采取以下幾種優化措施:
3.1加強化學工程基礎應用的研究
化學工程技術在發展時除了要緊跟科技發展的前沿外,還要對必要的基礎應用展開研究。眾所周知,基礎應用研究投資大,研發時間長,短期內很難看到經濟效益,但是從長遠出發為了化學工程技術的可持續發展必須加強基礎應用研究。另外,在引進外來先進技術時要注意消化吸收其中的基礎技術,做好自己的技術儲備工作。
3.2利用化學工程技術對現有的化學流程和工藝進行改造
在化學工業中,我們長期都是引進外國的產生工藝和生產線,缺乏獨立開發自己生產線的能力。因此,以后我們在引用外國先進技術時要注意消化吸收他們的先進技術,并在此基礎上形成自己核心技術。另外,要充分利用過程模擬技術對現有的生產設備進行仔細的分析,找出其中的關鍵問題所在,根據實際生產的需要對現有的生產線進行改造。
3.3加強高校、研究所和企業之間的聯系
高校和研究所搞的項目的和技術往往偏向于理論和研究,實際應用的項目不多,而在企業中往往都是實際的應用項目,但是這些項目缺精確的理論指導。這樣就在高校、研究所和企業之間發生了脫節現象,以后必須要加強他們之間的聯系,可以根據實際情況在三者之間建立一個有效的合作機制。將企業中的更多的實際課題拿到高校和研究所去做,這樣既解決了企業項目理論性不足的問題,也解決了高校和研究所項目過于偏向理論的問題。目前,很多高校和企業都簽署了合作協議,建立了校企合作制度,這極大的促進了化學工程技術的發展。所以,只有加強這三者之間的合作和交流才能更好的促進化學工程技術的發展。
3.4加強綠色化學技術的研究
當今世界面臨的環境問題日益增多,目前我國也已經意識到了這個問題,明確提出了保護環境,減少能源消耗的目標。而傳統的化學工業作為污染的主要來源更要加強技術技術改造,減少對環境的污染。所以,加強綠色化學技術的研究已經變得刻不容緩。它的發展對我們保護環境減少污染有非常重要的意義。
3.5做好人才工程的建設
21世紀國際社會的競爭實質上就是以科技實力為基礎的綜合國力的競爭,誰在科技上遙遙領先誰就掌握了國民經濟發展制高點。而科技的競爭歸根到底還是人才的競爭,人才是科技發展的根本動力。而化學工程技術的發展也需要大批的優秀人才作為支撐,因此,我們要加強化學工程的高等教育,以培養出更多的優秀的化學工程人才。另外,還要提高化學工程人員的待遇,穩定化學工程研究隊伍,加強國際和國內的學術交流活動。最后還要鼓勵創新精神,創新是科技發展的靈魂,做好創新工作也是化學工程技術發展中很重要的一個環節。目前化學工程技術正處速發展的時期,隨著化學工業過程技術開發力度的加大,化學工程技術必將以全新的面貌和輝煌的成就呈現在大家面前。
4結束語
現在的化學工程技術與以前傳統的化學技術已經有很大的區別,它在發展的過程中采用了很多的新技術,例如綠色化學技術、超臨界化學技術、新的分離技術、計算機技術等等。我國的化學工程技術近年來發展很快,取得了很大的成就,很多技術達到了國際先進水平,但是在一些關鍵領域還比較落后。因此,我們還要調動各種積極因素,采取各種措施促進我國化學工程技術的發展,并且促進我國國民經濟的發展。
參考文獻:
[1]房鼎業.化學工程的技術進展與化學工業的發展趨勢[J].化工生產與技術,2008,(05):33-36.
校企聯合培養模式將高校的教育科研優勢與企業的工程實踐優勢結合起來,兼顧了化學工程專業碩士在基礎知識水平及應用能力上的培養要求,并已在專業碩士培養中起到了突出作用。但不可否認的是,目前校企聯合培養仍存在一些問題。
(一)校企合作形式與內容
校企合作形式是影響聯合培養的最重要因素。重點大學及行業特色型大學由于其品牌和行業影響力而在校企合作培養研究生方面有顯著的優勢。以中國石油大學為例,該校立足于石油石化行業和領域,面向東營勝利油田和青島近海油氣田及兩地相關產業開展人才培養,是國內化學工程專業碩士校企合作效果最好的高校之一。然而,國內大部分地方高校與企業之間的合作形式仍較為初級,特別是地方高校受到學校科研實力、學校辦學層次和軟硬件條件等因素的制約,校企之間的相互聯系多建立在項目合作和個人感情聯系的基礎上,未形成長效機制。如果企業負責人離職或合作項目中斷,則聯合培養將大受影響甚至停滯。此外,部分地方企業創新意識不強或過分追求“短平快”的項目,都將影響人才持續培養機制,無法實現良性循環。從人才需求角度來看,地方經濟狀況的優劣也會明顯影響企業的人才需求,進而直接影響校企合作的基礎。
(二)導師
很多高校的校內導師過度倚重發表學術論文,或者一直從事基礎理論研究,缺乏應用研究項目和研究經驗。該類導師在指導專業學位研究生時往往延續過去的研究思路和方向,以學術型研究生模式培養專業學位研究生,最終導致畢業生與企業要求相差甚遠。此外,很多校外導師是企業的高管或主要負責人,日常事務繁忙,對自己負責的學生疏于管理和指導。學生在企業或淪為廉價勞動力,或實踐流于形式,達不到應有的效果。
(三)培養過程
國內各高校的化學工程專業碩士的主要管理和培養政策已經基本齊備,但仍有部分政策還在修改和制訂過程中。很多高校在課程體系構建、考核方式、實踐內容等方面沒有將專業學位研究生與學術型研究生加以區別,未能體現出專業學位職業性、應用性的特點。與企業生產實際密切相關的課程開設不足也是目前國內高校化學工程專業碩士培養普遍存在的問題。
(四)生源
對于重點高校,無論是學術型碩士或專業學位碩士均呈現“供大于求”的局面,學校可以從容擇優錄取。而地方高校的專業學位認可度普遍較低,直接導致部分優秀生源流失,畢業生質量也因此受到影響。
(五)其他問題
部分地方高校在導師激勵政策、學生獎勵機制等方面不夠完善,由此產生了導師因專業學位學生花費多、產出少而不愿意接受專業學位學生的情況;學生也因在獎學金等方面無法與學術型研究生競爭而影響了科研積極性。
二、方針與措施
鑒于以上問題,我們以山西大學與三維集團合作構建的“山西省催化技術研究生教育創新中心”為平臺,通過深入探索山西煤化工轉型對化學工程專業研究生教育的影響,從合作模式、導師管理、課程體系構建、健全和完善各項制度等方面進行改革,并力圖構建一種符合山西省化工行業需求的化學工程專業學位研究生培養模式。
(一)校企合作平臺的構建
構建校企合作平臺是穩定專業學位碩士培養質量的根本措施。2002年,化學化工學院的研究生就因項目需要而在三維集團進行數月至一年的工業側線實驗。隨著雙方項目合作的深入,進入企業實踐的學生人數不斷增多,而企業的技術人員也積極參加山西大學的博士或在職工程碩士考試,雙方實現了人才培養上的互動。在此基礎上,2004年雙方共建了“精細化工催化與反應工藝共建實驗室”,實現了校企層面的科研平臺構建。2007年底,經山西省經委、山西省教育廳、山西省產學研工程領導組批準,校企雙方通過政府層面建立了“山西省催化技術研究生教育創新中心”。隨著相關管理制度逐步完善,該中心不但成為研究生培養的創新實踐平臺,也逐漸成為高校和企業間的技術、人才交流平臺,并為企業技術帶頭人的知識更新和產業技術升級提供了支撐。近年來,山西大學積極開展“煤基資源高值循環利用協同創新中心”的建設,拓展多方合作關系。目前研究生教育創新中心的企業平臺已包括陽煤集團、潞安集團、河南煤業集團等大型煤化工企業,未來還將探索與中科院山西煤化所、中科院大連化物所、中科院過程所等研究所合作培養研究生的可能性。綜上所述,山西大學化學工程領域的校企合作經歷了如下發展歷程:校企合作項目牽引建立校企層面的科研合作平臺建立政府層面的研究生教育創新中心建立多方參與的校企科研教育合作平臺。其中,多方平臺的建立不但解決了科研項目延續性、科學性的問題,更有利于實現校企聯合培養的長效性和持續性。
(二)管理體制創新
為進一步提高專業學位研究生教育水平,我們就專業學位研究生的管理體制方面開展了改革創新。研究生院成立了“專業學位管理辦公室”,負責與專業學位相關的政策制訂、學科建設、品牌建設,以及對各培養單位進行管理、督導和服務等工作。學院成立了相關的“專業學位教育中心”,負責相關專業學位研究生的招生、培養、師資隊伍建設、實踐基地建設等工作。化學化工學院以“山西省催化技術研究生教育創新中心”為基礎,吸納了相關學科負責人和校外導師,共同承擔化學工程專業學位教育中心的職責。上述舉措有利于各培養單位積極發揮主觀能動性,形成符合各自專業實踐特點的培養模式。
(三)導師遴選及評聘制度改革
山西大學研究生院根據各專業學位培養單位的具體情況,制訂了詳細的校內導師、企業導師評聘制度。特別是對企業導師實行“一年一考核,三年一聘”的管理辦法。在學院教育中心層次上,化學化工學院成立了化學工程碩士指導小組,以“山西省催化技術研究生教育創新中心”為核心,吸納其他理科或相關學科導師,實現導師之間的理工優勢互補,在一定程度上解決了理科環境中開展應用實踐的問題。此外,學院教育中心強化了企業導師的歸屬感和責任感,通過讓企業導師參與課程設計及研究生選課、確定科研課題、開設學術講座和專業特色選修課程等方式,進一步讓企業導師融入學生培養過程。
(四)課程體系構建
2013年,山西大學根據教育部相關文件,結合各專業具體情況,對碩士研究生培養方案進行了詳細的修訂。在課程設置中,我們將課程分為公共基礎課、專業基礎課、專業應用課、選修課4類,各類課程均采用了教授授課、雙語教學等模式,特別突出工程應用類型的課程。由于化學工程專業碩士的導師的知識存在多學科、多研究方向的交叉,因此,我們在課程設置上采取豐富選修課的方法解決這一問題。為了避免重復設課或課程內容重疊,各專業領域均可選擇化學學科或其他專業領域的課程作為選修課。師資力量和師資水平方面,由于山西大學工科師資力量不足,我們采用“外校聘請+本校培養”的模式逐步提高師資水平。此外,學校還通過請企業導師或行業知名專家開設學術講座、特色專業選修課等方式,使學生獲悉國內外化工行業發展的最新動向。
(五)獎學金制度
現階段山西大學研究生獎學金主要為國家獎學金和學業獎學金,原有獎學金評價主要基于學生學習成績和科研成果的考量。化學化工學院將專業學位研究生與學術型研究生分開評比。專業學位研究生的科研成果可以是學術論文、專利、負責項目、實踐報告、調查報告等多種形式,特別強調學術論文、專利、項目等必須具有應用背景。此外,針對專業學位研究生科研結果無法量化的問題,我們采用“預審+集中答辯”的方式,由答辯委員會評出獲獎等級。上述評審制度的實施明顯調動了專業學位研究生的科研積極性。
三、發展與方向
盡管我們在化學工程專業研究生培養方面進
行了許多改革,但仍有很多方面需要高校、企業及地方政府進一步協調改進。我們將目前改革探索的方向歸納如下,這既是我們的努力目標,也希望能夠給予其他高校一些啟發。
(一)提高學科認可度,創出專業品牌效應
優質的生源是研究生培養和學科發展的大前提,沒有良好的生源,校企聯合培養將成為無本之木、無源之水。近年來,山西大學通過增加推免生名額比例,明顯提升了專業學位研究生的生源素質;與此同時,山西大學通過鼓勵校企合作科研,建立多方參與的協同創新中心,進一步擴大了學校、學科的業內影響力。未來,山西大學將以校企協同創新中心為發展核心,以高水平人才隊伍建設為發展動力,通過科研成果和科研團隊創出專業品牌效應。
(二)深化校企人才技術交流平臺建設,實現人才培養的良性循環
校企雙方只有真正實現技術流、人才流的雙向流動才能培養出真正的應用型人才。因此,我們需要建立完善的涉及項目合作、利益分配、人才交流等體制機制,進一步強化企業研究生實踐中心的構建,通過校企合作項目引領、擴大平臺的影響力,提升平臺自我“造血”能力,逐步引導校企合作由“項目帶動”發展到“人才+技術混合帶動”,最終實現人才培養的良性循環。
(三)改革獎勵制度,激勵學科發展
關鍵詞:工藝安全管理;發展現狀;建議
中圖分類號:TU714文獻標識碼: A
一、工藝安全管理的發展歷程及關鍵要素
1.發展歷程
隨著科學技術的不斷革新,新工藝、新產品的不斷涌現,裝置規模的日益擴大,給化工、石化等產業帶來了巨大的變化。緊接著,由于涉及的化學品種的增多,處理、儲存數量的增大,應用工藝技術的復雜化,操作條件的苛刻化,導致工藝系統的危害也更加多。在全世界范圍內,化工和石化行業發生的一系列重大的工藝安全事故,引起了世人對工藝安全的注意,同時,孕育了一系列的相應法規。
1977年發生在意大利塞維索的有毒蒸氣泄漏事故,促成了歐洲第一部對于工藝安全法規的頒布,即1982年歐洲的 «Seveso I指令》。1985年,發生在印度博帕爾的事故舉世震驚,這也促使美國化學工程師協會成立了一個專門的化工工藝安全中心即為CCPS ,該中心的設立為化工、石化等行業提供工藝安全技術及管理的方面的全面支持,防范重大工藝安全事故的發生,同時,出版了一系列安全導則。1992年,美國職業安全健康局(OSHA),頒布了關于高度危險的化學品的工藝安全管理系統相關要求。1996年,歐洲的《Seves。I指令》修訂為 《Seveso II指令》,它通過吸取博帕爾事故的教訓教訓, 更強調了對重大危害的控制,建立工藝安全管理系統的必要性。1996年,韓國政府也參考美國 0SHA的PSM體系,在韓國國內頒布了工藝安全管理系統要求。同時,1999年的美國環保局(EPA)在0SHA工藝安全管理系統的基礎上,補充風險評價、應急預案的要求,頒布了《凈化空氣法案》。
工藝安全管理及技術自20世紀80年代以來,開始蓬勃發展。在進入20世紀 90年代以后逐漸發展成為一門獨立的學科。目前的美國和歐洲非常重視工藝安全管理,強調運用系統方法、技術預防工藝安全事故的發生, 并且在高危險性的行業中強制推行工藝安全管理。
2.PSM基本要素
美國職業安全健康局(OSHA)、美國化學工程師協會化學工藝安全中心(CCPS)、美國化學協會 (ACC)和美國石油協會(API)均有為工藝安全管理系統定義的一系列不同的PSM組成要素。這些要素大多都是類似甚至相同的,都是為了預防重大的工藝安全事故并減輕后果。
其中,OSHA規定的PSM,主要應用于加工工業。它對“工藝”的定義是:使用、儲存、加工、處理或在工廠范圍內轉移危險的化學品,或是上述綜合活動。在PSM法規中,有一個危險化學品清單,其中包含130余種有毒或具有反應性的化學物品,同時對每種化學品進行一個數量標準的規定。如果工廠處理危險化學品的數量達到、超過表中的標準時,就需遵守PSM規定。但是PSM法規不適用于零售設施、油井設施、氣井設施以及無人操作的設施。
二、國內外PSM實施情況
發達國家大型的化工、石化公司,均建立了完善的工藝安全管理系統并制訂了相關法規及配套的實施指南,在工廠的各個時期嚴格執行。我國國內還在深入研究和積極推廣的階段。
1.美國PSM實施情況
在美國,這種管理系統是作為法規形式存在的,不僅有權威性,同時也說明工藝安全管理的必要性以及適用性。以陶氏化學為例。陶氏公司全球所有設施所執行的EHS管理體系 和標準均已達到OSHA PSM法案的絕大部分要求,在這些要素中,工藝危害的分析是陶氏化學的一個特色要素。
陶氏的工藝危害分析采用的主要是分級管理。這種方法的特點是將對工藝危害的分析按從簡到繁、從定性到定量進行分級別管理,陶氏化學工藝的風險管理采用的是層進式風險分析方法,過程如圖。
第1層,對所有的設施進行工藝危害分析,所采用的是火災爆炸的危險指數、化學品的暴露指數 (CEI)、RC-PHA調查問卷、保護層(LOPA)的目標值等方法;第2層,對設施的特定單元操作采用因果成對鑒別、HAZOP、LOPA、建筑物的超壓分析等方法,進行附加風險的檢查;第3層,對目標工藝進行增強型的風險檢查;第4層,選擇少數的高風險活動場景進行QRA。根據分析的組合以及事故發生的頻率來進行選擇。
2.國內工藝安全管理的現狀
在我國國內,只有很少的有關工藝(過程)安全管理體系的資料。還沒有相關的法律法規標準。雖然,國內許多企業實施了 HSE 管理體系以及ISO體系,但這些體系沒有相應法規的強制性要求,有些甚至還存在表里不一的現象。特別在這個化工和石化行業已經從引進成套技術逐漸轉為自主設計、技術改進的階段,問題顯得尤為突出。近幾年,國內的化工和石化行業中發生的重大事故,歸根結底,都是工藝安全方面的問題。所以,現有項目以及新開發項目的整個生命周期的工藝安全管理已經成為了一個急需解決的問題。還有一個客觀原因就是不同企業之間的工藝安全管理有較大的差異性,給政府的監管也帶來了不便,同時也不利于同行業內關于工藝安全信息的交流,不利于安全水平的提高。總而言之,國內一方面缺乏工藝安全管理的有關研究,另一方面缺乏相關的法律法規。導致沒有符合我國國情、與世界同步的工藝安全管理模式。因此,在國內化工和石化行業,建立、貫徹有效的工藝安全管理系統是十分必要的。
三 、工藝安全管理推行的建議
1.充分理解區別工藝安全管理與傳統安全管理
工藝安全管理,是將技術、程序和管理實踐整合在一起,形成以風險預防管理為重點的管理體系,主要對象是工藝介質本身以及涉及危險化學品的過程、廠站設施,通過控制工藝系統的動態變化,體現對工藝風險的“過程管理”。與傳統的安全管理相比,在模式上更注重過程控制、與超前防范,對象上,不同于單純關注人員作業風險的管理,更加強調了對工藝系統、設備設施的安全風險管理,在特點上,不再以經驗管理為主,更重視了運用科學系統的分析方法,強調對風險的系統評估、合理控制以及響應程序等。
因為我國的多數化工企業還沒有真正接觸、了解工藝安全管理,因此,首先應該加強工藝安全管理的認識和培訓,從轉變理念入手,走出工藝安全管理第一步。
2.獨立的組織機構支撐
在歐美等工業發達地區,工藝安全管理從20世紀80年代開始就已經發展成了了一門獨立的學科,但我國國內最初并沒有將工藝安全管理作為一門獨立的學科。所以,我國國內企業應該從國外發達國家引進工藝安全管理的理念,在借鑒經驗和做法的基礎上,積極探索,形成具有自身特色的管理模式。
3.工藝安全管理人員的技能水平提升
工藝安全管理人員包括涉及實施所有工藝安全管理要素的專業技術、管理、操作人員、專業分析師等,工藝安全管理系統的有效運作,需要每個員工的參與。因此,在一定意義上,工藝安全管理人員的技能,往往決定著某個單位工藝安全管理工作的水平。
合理、有效的培訓是提升工藝安全管理人員技能的主要途徑,我國相應企業應該舉辦大量的包括風險評價方法以及專業技術知識在內的相關工藝安全的培訓,可以用脫崗培訓、在崗培訓這兩種培訓方式,培養出一批高素質的工藝安全的管理人員。
4.工藝安全信息的有效利用
工藝安全信息產生于工藝裝置使用的各個階段,是進行危害辨識、風險控制的有效依據,是其它工藝安全要素推進的基礎,同時工藝安全信息又是其它要素實施結果的“輸入”終端。 因此,工藝安全信息的有效利用在某種程度上也反映了工藝安全管理的水平。
5.完備的技術標準支撐
工藝安全管理區別于傳統安全管理的主要特征就是它具有的專業技術性,其管理目標 是實現工藝技術(設備)的本質安全。開展工藝安全的分析、工藝技術的變更、施工工藝安全的管理等要素活動,均與技術標準有千絲萬縷的關系, 因此,要做好工藝安全管理,形成一套對企業適用性強、高標準的技術標準體系是很重要的。
6.定期開展評估審核
工藝安全審核可以有效評估和考核 各個工藝安全要素的落實情況,客觀反映工藝安全管理水平,持續提高工藝 安全管理標準(制度)的執行力,對于工藝安全管理在整體深入過程中的不足,進行及時更正,制定有效的改進措施,不斷提高工藝安全管理水平。
結語
我國國內與國外相比,不論在經濟發展水平、運行方式、員工水平還是理念和文化等方面均存在差異,所以,不能直接照搬國外的工藝安全管理模式以及相關規定。而是需要根據我國的安全管理現狀,積極借鑒國外的經驗和做法,積極探索,不斷努力,讓工藝安全管理有更美好的明天。
參考文獻
[1]粟鎮宇.工藝安全管理與事故預防[M],北京:中國石化出版社, 2008
1.1突出實踐能力的培養
研究生的培養是一個系統工程,研究生培養過程的各個環節必須緊密配合,才能培養出合格的、受社會熱捧的人才。特別是對于全日制工程碩士的培養來說更是如此。根據全日制工程碩士的特點,把研究生關閉在校園里培養已不能滿足社會對人才的要求,異地培養,多地培養成為必然。必須把實踐能力的培養作為主線貫穿于全日制工程碩士“培養鏈”的各個環節。在招生環節,我們對全日制化學工程工程碩士的考生的面試采取了與科學學位考生不同的方式,把對考生的實踐經驗作為主要的面試內容,讓考生感受到實踐經驗的重要性,許多考生面試后積極主動地到工廠企業鍛煉,入學后帶著在實踐中遇到的問題來學習,增強了解決實際問題的能力。在課程培養環節,我們的課程設置體現理論與實踐相結合的原則,分為公共課,專業核心課,專業拓展課,專業實踐教學四個模塊。我們加大了公共課的比重,利用我校的有效資源,合理整合了專業學位研究生的計算機與管理類課程。無論是公共課還是專業課,都把實踐教學內容貫穿其中,理論課中包含實踐知識,實踐課中包含理論知識。在實踐培養環節,我們建立了湖南化工研究院、湖南海利化工有限公司、國家農藥創制工程技術研究中心、湖南四達試劑有限公司等多個培養基地,實踐條件得到了有力的保證。另外,鼓勵研究生在學校組織的集中實踐之外增加自主分散實踐。在學位論文環節,我們要求化學工程工程碩士研究生在開題前認真查閱文獻,盡量了解國內外相關的最新研究成果,選擇直接來源于具有實際應用價值的應用技術課題和現實問題的課題。同時,聘請企業的專家、學者參加開題報告會,對選題進行嚴格審定,多角度考慮選題的合理性、可行性及實用價值。學位論文形式采用產品開發、工程或工藝設計、工程放大及新技術工程應用報告、典型案例分析等多種形式。
1.2突出課程教師和導師的主導地位
應用型人才的培養首先要通過相關課程和案例的學習和研討來提升其解決實際問題的能力,我們通過聘請企業專家來校擔任課程教師,通過改進教學方式方法加強課程教學。如研究生自主參與教學、由多位教師擔任一門課程的“拼盤式”教學模式等等。在課程建設方面,學院加大了研究生教師編寫適合我院工程碩士實踐的教材或講義的支持力度,加強了研究生精品課程的建設。研究生的培養離不開導師的主導作用,特別是全日制工程碩士的導師最少兩位,或多位導師,無論哪個培養環節都需要導師的指導與配合,校企導師分工配合,共同提高研究生的培養質量。在導師的選擇上,我們把有橫向課題,應用實踐經驗豐富的教師選作化學工程工程碩士的導師和授課教師,把與培養基地聯系較密切的老師選為校內導師,有利地促進了校企導師之間的交流與溝通,也能及時準確掌握論文選題的進展情況等等。
1.3突出工程碩士研究生的主體地位
工程碩士的培養目標是培養具有寬廣知識結構的復合型應用型專門技術人才或技術管理人才,能獨立從事專業技術工作和技術管理工作。如何實現這個目標,除了學校為研究生營造合理的寬松的環境,搭建良好的學習實踐平臺外,只能靠研究生自己長期的積累和持續的訓練,知識結構的改善,實踐能力的提高,學位論文設計都需要獨立完成,最終自我實現培養目標。
1.4重視工程碩士培養管理制度和管理機制
盡管化學工程工程碩士培養時間短,但我校研究生教育歷史悠久,有完整的研究生管理文件,管理制度也較為健全。我校研究生處成立了專業學位培養科,負責工程碩士的宏觀管理與控制,學位論文的質量標準由研究生處學位辦負責管理與控制,化學化工學院成立了由科研副院長負責的化學工程領域工程碩士培養管理小組以及由院長、教授、領域帶頭人、企業專家組成的學位分委員會。
2全日制化學工程工程碩士培養的困境
2.1生源問題
就我們這兩年的招生情況來看,生源問題非常嚴重,直接報考化學工程工程碩士的比例相當少,大多是其他專業調劑過來的,與我院同類專業學位教育碩士相比,化學工程工程碩士推免生只占其1/10。
2.2工程碩士學制問題
我校化學工程全日制工程碩士學制為兩年至三年的彈性學制,我們目前先按兩年的計劃安排課程學習、實踐和學位論文,然后根據學位論文的進展情況安排論文答辯或適當延長學位論文的時間。普遍存在的問題是,在國家的全日制工程碩士的學位標準還未廣泛宣傳執行之前,導師對工程碩士的學位論文還是沿用科學學位研究生的學位標準,而學校研究生處在辦理各種證件時(如學生證、畢業證)都只體現兩年學制,普遍反映兩年的時間培養既要實踐能力強保證充足的實踐時間又按時完成高質量學位論文的人才導師壓力相當大。為了保證全日制工程碩士的培養質量,以免出現矮化工程碩士的現象,現在大多數工科院校都把全日制工程碩士的學制確定到了三年。
2.3課程體系建設問題
課程體系建設是一個長期的開放的系統工程,需要持續不斷的更新。課程建設是高校人才培養永恒的主題,目前我們在課程體系建設方面還主要借鑒科學學位的課程體系,需要政府、企業、高校、教師等多方面的熱情參與。
3建議
3.1加強宣傳力度,改變觀念和教育理念
全日制工程碩士教育是為了適應社會經濟發展對高水平應用型人才的迫切需要而開設的專業學位研究生教育類型,但無論是導師、研究生本人還是社會,對此都沒有足夠的認識,在我院關于“科學學位與專業學位的本質內涵與區別”的小型調查中,非常了解的導師只占9%,了解和比較了解的導師各占36%,不太了解的導師還占18%。由于工程碩士的生源大都是調劑生,研究生本人也是不自愿接受工程碩士教育的,重學術輕專業的傾向普遍存在。因此需要政府、高校,用人單位、宣傳媒體等都要發揮其作用。
3.2推進職業資格認證
職業資格認證考試不僅是對從業人員接受職業教育和專業知識水平的考核,也是對行業發展趨勢和職業技術要求的導向,是高校調整人才培養方案的依據。是課程體系建設的指揮棒,方向標。推進職業資格認證,是全日制專業學位教育持續發展的得力助手。在這方面,教育碩士就比較規范,工程碩士可以借鑒其他專業學位的經驗。
3.3加強師資隊伍建設
人才培養離不開教師、導師,要加強專門的工程碩士導師隊伍建設,對新導師要及時培訓,了解工程碩士的特點和培養目標。要改革教學方式,要大力研究完善與經濟社會相適應的課程體系等等都離不開師資隊伍建設。師資隊伍建設是高校發展的關鍵。
3.4加強產學研合作,加強高校間實踐基地平臺共享
關鍵詞:工藝安全管理;基本要素;安全標準
1.發展歷程
隨著科學技術的發展,化學品種類變得越來越多,而且危險性也變的越來越大,同時,各個企業和工廠的操作工藝和條件變得越來越苛刻。上世紀末發生了一系列對人類和環境具有影響的重大安全事故,這些事故引起了各國政府對化工企業和工廠的工藝安全管理的思考,一系列關于企業安全的法律法規得以出臺。1984年,印度博帕爾發生嚴重的毒氣泄漏事件,為此美國專門成立了化工過程安全中心,主要幫助企業降低化工事故發生的風險。上世紀90年代美國職業安全健康管理局了高危化學品工藝安全管理系統的法律法規。1996年,為加強對事故風險的控制,美國環境保護局又將環境與公眾安全納入了監管范圍。從上世紀80年代開始,工藝安全管理體系(PSM)在發達國家變的逐漸完善,PSM體系已經成為了化工企業的工藝安全管理的標準。
2.發達國家PSM實施情況
美國職業安全管理局為PSM體系規定了14個基本要素(如右圖所示)。美國化學工程師協會化學工藝安全中心為其規定了12個基本要素(如下圖所示)。這些要素大部分都是相同的,都是為采取有效防范措施以規避工藝安全潛在的危險隱患,進而使企業安全管理水平得到提高。
3.國內安全標準化體系
我國的工藝安全體系發展起步較晚,改革開放以來,我國工藝水平有了很大的提高,化工行業得到蓬勃發展,但是也發生了很多安全管理事故。為了有效遏制化學事故的發生,國家安全生產監督管理總局規定了危險化學品從業單位安全標準化通用規范(AQ3013-2008)。明確了高危化學品生產使用企業實行工藝安全標準化的總體原則、過程以及要求,它被使用于指導高危化學品生產和使用單位安全標準化系列的編制和實施,適用于國內高危化學品生產、儲存和使用的企業。我國安全標準化體系包含了10個關鍵要素如下圖所示)我國安全標準化體系的10個要素包含了PSM體系里所有的基本要素,與PSM體系是一個有機統一的整體。
4.安全管理案例分析
阿爾法平臺大爆炸事故(規程不完善)。1988年7月6號英國北海阿爾法平臺天然氣生產平臺發生爆炸,事故共造成176人死亡,大火燃燒7天才被撲滅。造成人員巨大傷亡的一個主要原因就是受當時認識的限制,人們對阿爾法存在的風險認識不足,平臺設計工程師認為平臺的鋼鐵結構足以承受任何重大事故的發生。石油公司認為即使事故發生,工人也有足夠的時間坐直升機安全逃生,所以,當時認為人們在平臺上的風險是可以控制的,對人員救援的風險重點是預防直升機墜毀。規程要求一旦發生安全事故,員工必須在宿舍區等待直升機來救援。正是這個規定導致了嚴重的后果,平臺上的人們等待直升機的救援,耽誤了逃生時間,從而釀成嚴重后果。從事故中可以看到,正是因為工藝安全管理規程的不完善,人們對潛在風險認識不足,對事故發生后安全逃生做出錯誤判斷,從而釀成重大傷亡,因此推行工藝安全管理勢在必行。
5.我國推行工藝安全管理注意事項
首先,我們應該充分認識到傳統工藝安全與工藝安全管理的區別。傳統的安全主要是指使用各類防護用品和建立相應的規章制度來保護作業人員,防止事故的發生。工藝安全管理強調采用科學系統的方法對工藝危害進行辨識,根據工廠不同生命周期的的特點采取不同的方式來辨別潛在的危害,并以此為基礎,設法消除危害以避免事故的發生。工藝安全管理應該重視以往的經驗教訓,強調嚴格執行相關的設計標準和規范。工藝安全管理現在已經發展成為一門專業學科,所以在推行的過程中,需要政府和企業的大力支持。工藝安全管理最終是由人來實際操作的,所以我們需要提高管理人員和作業人員的安全管理意識和安全操作規范。工藝安全管理信息是提高工藝安全管理水平的重要條件之一,它是工藝安全管理的基礎,是工藝安全管理的第一步。我們需要完善的技術標準作為工藝安全管理的堅實后盾。同時我們應該定期進行檢查與自評,時刻保障工藝管理的時效性。
6.建議
由工藝安全管理要素可以看出,國內外所稱的安全管理實際上是一個大概念,管理要素貫穿于生產的全過程。因此,在推廣工藝安全管理體系時不能將其生搬硬套入我們的管理組織中。我們應該積極借鑒和吸收發達國家的工藝管理經驗,大力發展我國的安全標準化體系,幫助國內企業識別、把控高危工藝中的風險,發展和完善國內企業的工藝安全標準化體系。
作者:蘇崇永 單位:東北石油大學
【參考文獻】
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關鍵詞:化工分離工程;教學改革;教學實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)10-0133-02
分離工程是化學工程專業的一門重要專業課程,是研究化學工業和其他化學類型工業生產中混合物的分離與提純的一門工程學科,是建立在高等數學、物理化學、化工原理、化工熱力學等課程知識基礎上的一門必修課程[1,2]。隨著化工行業的迅速發展,分離工程在現代化學工業及相關工程領域中的應用越來越重要,高校的培養目標也由最初的單純掌握教材知識轉化為能夠應用專業知識解決實際工程問題。這就要求教學目的要逐漸轉化為應用與實踐,摒棄“填鴨式”教學,引導學生主動掌握知識,培養學生的興趣并自主發現解決問題。由于化工分離工程課程的實踐性非常強,所涉及到的化學工程領域知識較多且雜,甚至有一些經驗性的知識內容,新裝置、新設備的不斷涌現對高校教學提出了更高的要求,因此改傳統專業課的教學模式、加強分離工程教學改革與實踐、鍛煉學生解決實際問題的能力顯得尤為重要。圍繞這一目標,本文探討了在教學內容、教學方法改革、教學與實際結合等方面的一些嘗試。
一、教材選擇和內容安排
隨著時代和技術的發展,化工分離工程課程的知識也在更新,學術內容越來越豐富多彩,因教學課時的限制,不能面面俱到的全部涉獵,因此教材的合理選擇和教學內容的安排對提高本門課程的教學效果十分重要。近幾年,化工分離工程的教材出版較多,重點內容如相平衡關系、多組分精餾、特殊精餾、多組分萃取、分離設備性能和效率、分離過程節能等傳統知識基本都被涵蓋在內,但一類側重于工藝過程的學習,另一類借鑒國外教材,側重于講解理論知識[3]。新型分離技術由于發展較快,側重點各有不同。綜合考慮教材、學生基礎以及實驗室條件等因素,選擇了陳洪鈁、劉家w主編的卓越工程師教育培養計劃系列教材《化工分離過程》第二版。該教材第一版1995年出版,在眾多高校沿用20余年,2014年再版,該書對原有基礎知識做了更優的安排,將陳舊技術進行了刪除,修改增加了符合時展的新型分離技術;對教學內容也進行了新的安排,更容易讓學生接受,課后主動去探討問題的解決方法,提高教學效果。
針對這本教材,筆者在教學過程中對該課程的教學內容主要講解以下章節:(1)傳質分離過程的介紹。(2)單級平衡過程章節中介紹相平衡、物料衡算和傳遞速率的介紹。主要講解相平衡關系、相平衡常數的計算、泡露點計算和絕熱閃蒸。(3)多組分多級分離過程分析與簡捷計算中介紹設計變量計算、多組分精餾、萃取精餾、反應精餾、間歇精餾的簡捷計算。(4)多組分多級分離的嚴格計算章節中介紹平衡級理論模型、三對角矩陣法以及新型軟件等知識,偏向實際問題的應用。(5)分離設備的性能和效率。(6)分離過程的節能。(7)新型分離技術和過程繼承。針對以上7個主要章節進行講解,按照課時要求精心設計教案,增加更多的實例講解,深入淺出,在課堂上抓住學生的興趣點和好奇心,逐步提高學生對概念的理解和對公式應用能力的把握。
二、教學方法改進
課堂教學是化工分離工程專業課程的重要環節,各種典型的單元分離操作知識在此課程的先修課程中都接觸過,如蒸餾、吸收等操作,深入系統的講解典型的分離單元操作,使學生在能力上提高是本課程教學的關鍵。這就要求任課教師能利用各種教學方法調動學生的積極性,激發學生擴展已有知識,對實際反應物系、多遠組分物系中的復雜問題進行探討學習,如對比理想物系與真實物系、二元組分精餾與多組分精餾之間的區別,理論板數與進料比如何變化等問題[4]。重點對多組分物系進行介紹,提高學生對實際問題的處理能力,對泡露點計算、閃蒸計算、設計變量的計算、MESH方程的建立與求解以及多組分多級分離的嚴格計算,都進行詳細的講解,同時讓學生根據自己的需求查閱相關文獻資料,建立課堂討論組,重點討論通過學習后,在文獻中仍然不理解的問題,提高學生的學習興趣與動力,促進專業技能的培養。另外,結合工廠的實習,加強學生對化工分離工程理論的感性認識。本門課程學習前,學生已經進入工廠進行了認識實習,對實際生產過程有了一定的了解。通過實習,學生也增強了學習比較抽象的課堂知識的熱情。任課教師通過針對典型的分離工藝制訂詳細的實習方案,讓學生帶有目的的去學習,既能開闊視野,又能增長知識。對實際生產過程中所遇到的一些典型問題,有針對性的了解學習,互相討論研究解決方案。如有學生在學習了分離原理后對工廠塔原料反應有了濃厚興趣,并結合軟件進行一些數據的模擬,找出自己所學理論知識與實際應用中所需知識的差距;對現有工藝提出一些改造建議,極大地鍛煉了學生處理實際問題的能力,也為后續的化工專業實驗、畢業環節、工作等打好了基礎。
三、教學與研究相結合
在教學過程中,教師結合自己的科研工作,把結合教材知識的實際應用內容傳授給學生,對學生提高能力,甚至是考研都有一定的引導作用。對學生來說,最有吸引力的課程是教材中超臨界萃取、膜分離等新興分離技術,教師在實驗室進行演示實驗(合成氣轉化費托反應合成長鏈烷烴及烯烴),由于實驗為氣體轉化為清潔燃料課題,氣體產汽油讓學生產生了好奇,便于引導學生課后查閱文獻,提高專業知識。在分離檢測方面給學生提供充足的支持,各種氣相、液相產品經過分離后進行色譜檢測,通過演示實驗以及學生自己動手實踐,以便對分離技術有更深的了解,并能擴展視野,從理論可行、經濟可行等角度考慮實際問題,達到提高專業水平的目的。
四、考核方式的完善
對化工分離工程課程的考核,一般采用考試成績與平時成績相結合的方法,但平時成績常常是由出勤、課堂作業成績以及課堂表現組成,忽視了學生在課外時間對知識的學習。針對這一問題,將學生進行分組,要求學生將課后從技術原理、特點、研究進展、技術展望等方面查閱文獻,以小組為單位形成報告,并在平時成績中提高報告分數的比例。
這種考核方式有利于學生積極主動地進行化工分離工程課程的學習,也鍛煉了查閱文獻、總結知識的能力,引導學生自主分析,了解科技發展現狀,為以后進行科研工作或考研打下基礎,提高綜合素質。
五、結語
對化工分離工程課程進行教學改革,使本課程更好的適應當代本科生工程教育的特點和學科發展趨勢。通過實施以上教學方式,強化學生對理論知識的理解和應用能力,激發興趣,提高素質以應對實際工程問題。化工分離工程是一個不斷發展的應用學科,在未來的教學工作中我們還將繼續加深對分離工程的研究,及時發現并完善教學上能夠改進的地方,培養滿足社會要求的化工人才。
參考文獻:
[1]中國工程教育認證協會(籌)秘書處.工程教育認證工作指南(2013版)[Z].
[2]陳洪鈁,劉家w.化工分離過程[M].北京:化學工業出版社,2014.
[3]曾.《化工分離過程》教學中提高學生工程能力的探索研究[J].廣州化工,2014,13(42):216-217.
[4]曹平,李軍,全學軍.化工分離工程教學改革探索[J].廣東化工,2012,39(11):199.
Reform and Exploration of Undergraduate Teaching in Chemical Separation Engineering
LV Peng1,2,XING Chuang1,2,GAI Xi-kun1,2,YANG Rui-qin1,2
(1.School of Biological and Chemical Engineering,Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou,Zhejiang 310023,China;
2.Zhejiang Province Key Laboratory of Agricultural Products Chemical and Biological Processing Technology,Hangzhou,Zhejiang 310023,China)